Estudio de la temperatura crítica de un sistema ferromagnético de espines enteros

Todos los materiales en la naturaleza son de alguna forma magnéticos ya que están constituidos por momentos magnéticos elementales que se acoplan mediante la denominada interacción de intercambio, dando así lugar a un momento magnético neto que por unidad de volumen se denomina magnetización. Todo m...

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Autores:
Almanza Avilez, Danis José
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad de Córdoba
Repositorio:
Repositorio Institucional Unicórdoba
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/7354
Palabra clave:
Monte Carlo
Ferromagnétismo
Modelo de Ising
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Copyright Universidad de Córdoba, 2023
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description Todos los materiales en la naturaleza son de alguna forma magnéticos ya que están constituidos por momentos magnéticos elementales que se acoplan mediante la denominada interacción de intercambio, dando así lugar a un momento magnético neto que por unidad de volumen se denomina magnetización. Todo material está compuesto por átomos y estos a su vez poseen electrones; de modo que, en principio todo material es afectado magnéticamente si se encuentra en presencia de un campo magnético externo, y la respuesta a este estímulo se determinar´a por la intensidad de dicho campo externo [1]. En la actualidad las tendencias del crecimiento tecnológico e industrial radican en el diseño y síntesis de materiales magnéticos, donde muchos de los esfuerzos e investigaciones están encaminados a la fabricación controlada y los métodos de caracterización de sistemas magnéticos. En las últimas décadas se puede apreciar el incremento del estudio, y por ende la extensión, de los llamados materiales nanoestructurados, ya que estos presentan propiedades que son diferentes a las que muestra el material en forma masiva. En el presente trabajo se analizaron mediante simulación Monte Carlo y algoritmo tipo baño térmico las propiedades termomagnéticas de un sistema ferromagnético de momentos magnéticos enteros S = 2 y Q = 1, considerando interacciones a primeros vecinos, segundos vecinos tipo en la red e interacciones con un campo magnético externo h. Donde se analizaron los efectos del parámetro de intercambio J y un campo magnético h sobre las propiedades del sistema mediante los diagramas de fase a temperatura finita de las magnetizaciones, la susceptibilidad magnética, el calor específico y la temperatura crítica.
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En la actualidad las tendencias del crecimiento tecnológico e industrial radican en el diseño y síntesis de materiales magnéticos, donde muchos de los esfuerzos e investigaciones están encaminados a la fabricación controlada y los métodos de caracterización de sistemas magnéticos. En las últimas décadas se puede apreciar el incremento del estudio, y por ende la extensión, de los llamados materiales nanoestructurados, ya que estos presentan propiedades que son diferentes a las que muestra el material en forma masiva. En el presente trabajo se analizaron mediante simulación Monte Carlo y algoritmo tipo baño térmico las propiedades termomagnéticas de un sistema ferromagnético de momentos magnéticos enteros S = 2 y Q = 1, considerando interacciones a primeros vecinos, segundos vecinos tipo en la red e interacciones con un campo magnético externo h. Donde se analizaron los efectos del parámetro de intercambio J y un campo magnético h sobre las propiedades del sistema mediante los diagramas de fase a temperatura finita de las magnetizaciones, la susceptibilidad magnética, el calor específico y la temperatura crítica.lista de figuras ------------------------------------------------------------------------Vlista de tablas ----------------------------------------------------------------------------VII1. INTRODUCCION -------------------------------------------------------------- 12. Modelo de Ising de espines mixtos S = 2 y Q = 1 ---------------------------------------------------------------------------- 52.1. Magnetismo Colectivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.1.1. Ferromagnétismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.1.1.1. Propiedades de materiales ferromagnéticos ---------------------------------------------- 72.1.1.2. Interacciones y anisotropías en materiales ferromagnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.1.1.3. Dominios Magnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82.1.1.4. Paredes de Bloch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.1.1.5. Estructura de las paredes de Bloch en materiales ferromagnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .102.1.1.6. Punto y ley de Curie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .122.2. Modelo de Ising . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.2.1. Modelo de Ising en dos dimensiones . . . . . . . . . . . . . . . 142.3. Modelo de espines mixtos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162.4. Transiciones de Fase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183. Análisis de resultados: Parte I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.1. Hamiltoniano de interacción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.2. Efectos de los parámetros h y J2 sobre la magnetización del modelo . . . . . . 213.2.1. Efecto del campo magnético h sobre MT , MQ y MS . . . . . . . . . . . . 213.3. Efecto de la interacción de intercambio J2 sobre MT , MQ y MS . . . . . . . 233.4. Análisis de resultados: Parte II . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.4.1. Efectos del campo magnético h sobre la susceptibilidad χT . . . . . . . . . . . . . . . . . 253.5. Influencia de la interacción de intercambio J2 sobre la susceptibilidad χT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263.6. Efectos del campo magnético h y J2 sobre el calor específico Cv . . . . . . . . . . . . . . . 273.7. Efectos del campo magnético h sobre la temperatura crítica Tc . . . . . . . . 293.8. Efectos de la interacción de intercambio J2 sobre la temperatura crítica Tc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32A. Modelo de Ising en una dimensión: solución exacta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34B. Simulación Computacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36C. Métodos Monte Carlo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38C.1. Muestreo directo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39C.2. Muestreo de importancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40D. Descripción del algoritmo para modelos de Ising mixtos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42D.1. Algoritmo tipo baño térmico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42PregradoFísico(a)Trabajos de Investigación y/o Extensiónapplication/pdfspaCopyright Universidad de Córdoba, 2023https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Estudio de la temperatura crítica de un sistema ferromagnético de espines enterosTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32Monte CarloFerromagnétismoModelo de IsingCampo magnéticoMonte CarloFerromagnetismIsing's modelMagnetic fieldFacultad de Ciencias BásicasMontería, Córdoba, ColombiaFísica[1] Fundación COTEC para la innovación tecnológica, Materiales Magnéticos, 1 ed. (2003)[2] G. A. Prinz, Science 282, 1660 (1998).[3] T. Dietl, H. Ohno, F. Matsukura, J. Cibert, and D. 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Phys., Rev B., 21: 1087, (1953).PublicationORIGINALTRABAJO DE GRADO.pdfTRABAJO DE GRADO.pdfapplication/pdf2445235https://repositorio.unicordoba.edu.co/bitstreams/f1f92cdc-4e8e-4987-b1f7-1af5ab1c849c/downloadab2f35b01f46ae10c4d33bdfd11bd4bdMD51Formato de autorización.pdfFormato de autorización.pdfapplication/pdf251937https://repositorio.unicordoba.edu.co/bitstreams/4fd4039a-5e73-4f5b-8e3d-17b511c7b02e/downloadc94de4b7ba50f30faef615ad8a48b54eMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-814828https://repositorio.unicordoba.edu.co/bitstreams/e87f6277-13dd-41d3-96dd-82aeb3246db6/download2f9959eaf5b71fae44bbf9ec84150c7aMD54TEXTTRABAJO DE GRADO.pdf.txtTRABAJO DE GRADO.pdf.txtExtracted texttext/plain87520https://repositorio.unicordoba.edu.co/bitstreams/77e48c68-7d17-4589-a7d2-a483bc6ae189/downloadf91b93be991dcdda541e2f21872123deMD55Formato de autorización.pdf.txtFormato de autorización.pdf.txtExtracted 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